Làm thế nào để nhận biết một viên đá là thiên thạch hay không?

Bạn vừa nhặt được một hòn đá có vẻ khác lạ: nặng hơn so với kích thước, bề mặt bóng hoặc có những hố lõm kỳ quặc. Trước khi vội tuyên bố phát hiện thiên thạch, có vài dấu hiệu cơ bản và một số kiểm tra đơn giản giúp phân biệt vật thể ngoài không gian với đá Trái đất bình thường.

Thiên thạch sinh ra từ đâu và có những loại nào?

Vật liệu rơi xuống mặt đất mà ta gọi là thiên thạch thường bắt nguồn từ tiểu hành tinh hoặc sao chổi. Chúng trải qua hành trình lao qua khí quyển rồi rơi xuống bề mặt. Theo cấu tạo, thiên thạch được phân thành ba nhóm chính: thiên thạch sắt, thiên thạch đá và loại trung gian sắt-đá. Mỗi nhóm lại có các phân nhóm dựa trên thành phần khoáng chất và cấu trúc tinh thể.

Một số mẫu, như chondrite, có niên đại rất cổ, lên tới hơn 4,5 tỷ năm. Trong khi đó, những khối thiên thạch làm chủ đạo trong các phát hiện phổ biến hơn lại thường là thiên thạch sắt.

Quan sát ban đầu: những điểm nhận diện dễ thấy

Một quan sát nhanh có thể tiết lộ nhiều. Các đặc điểm thường gặp trên thiên thạch bao gồm:

• Khối lượng lớn so với kích thước — do hàm lượng kim loại cao.
• Bề mặt có thể bóng hoặc tối màu, đôi khi xuất hiện lớp vỏ ngoài do tác động nhiệt khi vào khí quyển.
• Các vết lõm dạng chỗ tì gọi là regmaglypt, trông tương tự vết ngón tay trên đất sét ướt.
• Những đường gợn mảnh li ti trên bề mặt do vật liệu nóng chảy khi lao qua khí quyển (gọi là vệt chảy).

Thử nam châm và đo cảm nhận trọng lượng

Một trong những kiểm tra đơn giản tại chỗ là dùng nam châm. Nhiều thiên thạch, đặc biệt là loại chứa nhiều sắt, sẽ có phản ứng hút nam châm. Tuy nhiên, đây không phải quy tắc tuyệt đối vì vẫn tồn tại thiên thạch không có tính từ tính rõ ràng.

So sánh cảm giác nặng nhẹ với một viên đá cùng kích thước cũng hữu ích: thiên thạch thường đặc hơn các đá thường do hàm lượng kim loại. Kiểm tra này không cho kết luận dứt khoát nhưng là bước lọc ban đầu hiệu quả.

Chi tiết bề mặt: regmaglypt, vỏ nóng và vệt chảy

Khi một mảnh vật chất từ không gian lao vào khí quyển, lớp ngoài có thể bị nung chảy và tái tạo trước khi rơi xuống. Kết quả là bề mặt có thể có lớp vỏ khác màu, bóng và mỏng giống như một vỏ trứng cháy. Những vết lõm giống dấu tay mà thợ gốm để lại gọi là regmaglypt xuất hiện do sự ăn mòn chọn lọc của khí động lực học trên lớp bề mặt nóng chảy.

Ngoài ra, các đường vệt rất mảnh do dòng chảy vật liệu nóng để lại cũng là chỉ dấu nhận dạng — chúng mảnh đến mức đôi khi nhỏ hơn cả sợi tóc người. Những dấu này không có trên hầu hết đá tạo thành từ quá trình địa chất của Trái đất.

Cận cảnh Hoba, một trong những thiên thạch lớn nhất từng được phát hiện. (Ảnh: Travel Telly).

Kiểm tra cọ xước (streak test) và thử khoan

Một thử nghiệm tại nhà khác là cọ trên gốm không tráng men: nhiều loại đá Trái đất để lại vệt màu (đen hoặc đỏ) khi cọ. Thiên thạch thường không để lại vệt như vậy; nếu mẫu cho vệt, có thể nó chứa khoáng vật như magnetit hoặc hematit — các khoáng thường gặp ở đá địa chất. Tuy vậy, phương pháp này không hoàn hảo vì có đá Trái đất cũng không để vệt.

Nếu có điều kiện, khoan hoặc đục một lỗ nhỏ trên mẫu để quan sát bên trong có thể giúp: mảnh kim loại sáng bóng bên trong thường gợi ý nguồn gốc ngoài không gian. Nhưng thao tác này sẽ làm hỏng mẫu và tốt hơn hết nên thực hiện bởi chuyên gia hoặc phòng thí nghiệm khi cần xác minh.

Những dấu vết mà thiên thạch thường không có

Một cách suy luận hiệu quả là loại trừ: nhiều đá Trái đất chứa tinh thể thạch anh hoặc các túi khí nhỏ (vesicle) tạo do quá trình nguội của dung nham. Thiên thạch ít khi có thạch anh tinh thể và hầu như không chứa các túi rỗng dạng vesicle bên trong. Vì thế, nếu một mẫu có cấu trúc chứa nhiều tinh thể thạch anh hoặc bong bóng, khả năng cao đó là đá địa chất chứ không phải thiên thạch.

Xác nhận trong phòng thí nghiệm: tìm niken

Để có kết luận chắc chắn hơn, cần phân tích hóa học. Một điểm phân biệt quan trọng là niken: sắt thiên thạch thường đi cùng một lượng niken tinh khiết, trong khi các sản phẩm sắt do con người tạo ra (như xỉ luyện kim) thường không chứa niken ở nồng độ tương tự. Vì vậy, xét nghiệm tìm niken là bước chuẩn để loại bỏ nhầm lẫn với các mảnh kim loại nhân tạo.

Kiểm tra phân tích là phương án quyết định khi bạn muốn chứng thực một phát hiện hoặc gửi mẫu vào hồ sơ khoa học.

Nên làm gì nếu bạn nghi ngờ tìm thấy thiên thạch?

Nếu bạn có một mẫu khả nghi và muốn xác minh, hãy ghi lại vị trí, chụp ảnh chi tiết từ nhiều góc và hạn chế tác động lên mẫu. Mang mẫu đến cơ quan hoặc phòng thí nghiệm có chuyên môn để làm xét nghiệm là cách đáng tin cậy nhất để được xác nhận.

Các lưu ý và giới hạn của phương pháp nhận diện tại chỗ

Các bước quan sát và thử nghiệm đơn giản phù hợp để sàng lọc ban đầu, nhưng không thay thế được phân tích chuyên sâu. Một số đá địa chất có thể bắt chước một vài đặc điểm của thiên thạch, và một vài thiên thạch lại thiếu những chỉ dấu tiêu biểu. Vì vậy, luôn duy trì thái độ thận trọng và dựa vào phân tích của chuyên gia để kết luận cuối cùng.

Câu hỏi thường gặp

Thiên thạch có chắc chắn hút nam châm không?

Không hoàn toàn; nhiều thiên thạch chứa sắt nên hút nam châm, nhưng vẫn có loại ít hay không có tính từ tính.

Làm sao nhận biết vỏ nóng chảy trên bề mặt?

Vỏ nóng chảy thường là lớp ngoài tối, mỏng và đôi khi bóng, hình thành do bề mặt bị nung chảy khi xuyên qua khí quyển.

Thiên thạch có chứa thạch anh không?

Phần lớn thiên thạch không mang tinh thể thạch anh như đá Trái đất, nên sự có mặt của thạch anh làm tăng khả năng đó là đá bản địa.

Kiểm tra tại nhà có đủ để xác nhận không?

Các kiểm tra tại chỗ giúp sàng lọc nhưng không thể thay xét nghiệm hóa học; để xác nhận cần phân tích chuyên sâu, ví dụ tìm niken.

Khi bạn muốn tìm hiểu sâu hơn về cấu trúc và giới hạn sinh tồn trong ngôi sao, bài viết khám phá các lớp cấu trúc của Mặt Trời sẽ dẫn dắt bạn qua từng lớp và giải thích những thách thức khi tiếp cận gần ngôi sao.

Nếu câu chuyện về những sứ mệnh đi xa rìa Hệ Mặt Trời thu hút bạn, hãy đọc bài hành trình dài của hai tàu Voyager để biết những cảm biến còn hoạt động và đóng góp khoa học của chúng.

Quan tâm đến các hiện tượng và tin đồn liên quan đến bề mặt hành tinh khác? Bài giải mã tin đồn kim tự tháp trên Sao Kim phân tích nguồn gốc những hiểu lầm và dữ kiện từ các sứ mệnh thăm dò.